車床小拖板轉角的快捷精確調整方法

毛青

摘 要：在車床上采用轉動小拖板車圓錐，是生產實踐中較為常用的車削加工工藝。根據圓錐錐度，借助百分表精確調整車床小拖板轉角，也是應用較為普遍的方法。但在小拖板轉角調整過程中，許多操作者沒有注意運用數學規律來控制小拖板轉角誤差，隨意調整、盲目操作，增加了小拖板轉角誤差調整次數，降低了調整過程的工作效率。為解決這一問題，本文從控制原理、量具安裝、誤差檢測、角度調整及跳動偏差等方面，詳細介紹車床小拖板轉動角度的快捷、精確調整方法。

關鍵詞：圓錐錐度；轉角調整；量具安裝；誤差檢測；跳動偏差

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.031

在車床上轉動小拖板車削圓錐是較為常見的圓錐加工方法，小拖板轉角的調整速度和準確性，直接影響工作效率和圓錐加工精度。小拖板轉角的調整方法多種多樣，本文介紹一種借助百分表快捷、精確調整小拖板轉角的方法，以供參考。

1 控制原理

要用轉動小拖板的方法正確加工圓錐、保證圓錐加工精度，就必須設法讓車床小拖板轉動的角度等于圓錐半角α/2，而圓錐半角α/2與圓錐錐度C之間存在著確定的函數關系，C=tan（α/2），只要精確控制圓錐錐度C，就能夠保證圓錐半角α/2的角度精度。借助百分表調整小拖板轉角的方法，是將車床小拖板轉動一個預定的角度α/2之后，再根據圓錐的錐比C，轉換出小拖板特定移動量與百分表跳動量之間的對應關系，即小拖板按預設數據量移動一個特定的距離OB時、百分表跳動量為一個對應的數值AB，見圖1a及圖1b，充分利用百分表示值精度和小拖板傳動精度均較高的特點，以小拖板配合百分表來精確控制圓錐錐度C，達到間接控制小拖板轉角精度的目的。

當小拖板按要求精確移動了一個預定的距離OB時，如果百分表跳動量存在誤差BE，則表明小拖板轉角也存在誤差，見圖1c，必須調整小拖板轉角，減小誤差，以滿足圓錐半角精度要求。調整小拖板轉角時，如不注意利用數學規律控制小拖板轉角調整量，每次調整的調整量隨意確定，盲目進行調整，將浪費大量的調試輔助時間，嚴重影響工作效率。提高小拖板轉動角度調整的準確性、減少調整次數、提高工作效率的關鍵，在于充分利用ΔOBE和ΔODF兩個相似三角形對應邊成比例的性質，按照百分表跳動量的實際誤差BE的大小，精確計算百分表的調整值DF，將小拖板軸線由OF精確調整至OD，避免盲目調整，保證工作效率。如果應用得當，一般僅需調試2-3次即可快速、精準地控制小拖板轉角。

2 調整方法

圖1b中，圓錐錐度為C=1：20，圓錐半角α/2=1°25′56″±6′。采用轉動小拖板的方法車削該圓錐時，必須在車削加工前將小拖板轉動角度精確地調整至α/2=1°25′56″±6′。小拖板轉角調整方法如下。

（1）粗調轉角。松開小拖板轉盤鎖緊螺母，按小拖板轉盤上的角度刻線，將小拖板逆時針旋轉一個角度，這個角度約為1°25′56″。因小拖板角度刻線分度值為1°，精度非常低，因此小拖板實際轉角只能估測，存在誤差在所難免。為保證小拖板的轉角精度，可借助百分表對小拖板轉角是否存在誤差進行檢測判斷，而后再根據檢測判斷結果對小拖板轉角的調整量進行精確控制。

（2）量具安裝。這里所用的量具為鐘表式百分表，分度值為0.01mm，量程為5mm，表座為磁性表座。百分表的安裝是小拖板轉角調試過程中十分關鍵的一個環節，將對調試精度、尤其對調試工作效率產生非常大的影響，百分表安裝得當，調試速度將成倍提高。安裝百分表時，首先要注意的是百分表磁性表座的安裝位置，磁性表座應安裝在小拖板頂面上，見圖1a，磁性表座對稱中心至小拖板旋轉中心的距離OD，應等于小拖板調試移動量OB的整數倍，即OD=n×OB，n為整數。為便于計算，此處取n=10。安裝百分表時還須注意，表座橫向支架桿應與小拖板移動方向相互垂直、且懸壁長度盡可能縮短，百分表測量桿則應垂直于測量基準面，以減少測量誤差。

（3）誤差檢測。這里所指的誤差檢測，并非直接檢測車床小拖板的轉角誤差，而是根據圓錐錐比所確定的小拖板移動量與百分表跳動量之間的對應關系，間接判斷小拖板的轉角誤差。在圖1a的三角形ΔOAB中，可取直角邊OA長度為錐比的后項，即OA=20mm。此時，根據圓錐錐度定義，直角邊AB的對應值為圓錐錐比的前項的1/2，即AB=0.5mm，最后用勾股定理計算三角形斜邊的長度即OB=20.01mm。當我們旋轉小拖板手柄，并用小拖板刻度盤精確控制小拖板沿三角形斜邊OB移動20.01mm時，百分表跳動量應為0.5mm，則對應的小拖板轉角即為圓錐半角α/2。若小拖板沿OB移動20.01mm，而百分表跳動量不等于0.5mm，出現跳動量誤差BE，見圖1c，則表明小拖板轉角也存在誤差，需要根據轉角誤差的大小對小拖板轉動角度進行調整。誤差檢測完成后，須將小拖板退回原位，保持磁性表座對稱中心至小拖板旋轉中心的距離等于預設的整數倍，為精調小拖板轉角做好準備。

（4）精調轉角。圖1c中，因ΔOBE和ΔODF為兩個相似三角形，其對應邊成比例，即BE/DF=OB/OD，又因OD=n×OB，故得DF =BE×n×OB / OB= n×BE。現取n =10，假設粗調轉角后的小拖板沿OE移動20.01mm時，百分表實際跳動量AB=0.43mm，則百分表跳動量誤差為BE=AE-AB=0.5-0.43=0.07mm。那么精調小拖板轉角時，百分表的調整量為DF = n×BE=10×0.07=0.7mm，即為了減少小拖板轉角誤差，需微量調整小拖板轉角，將小拖板對稱中心線從OD轉動至OF，調整幅度可用百分表進行監測，百分表調整量應為DF =0.7mm。

重復誤差檢測和精調轉角兩個步驟，直至百分表跳動量誤差BE值小于允許的偏差值即可。

（5）跳動偏差。圖1b中，按圖紙標注的技術要求，圓錐半角允

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許有±6′的偏差，因此進行誤差檢測時，同樣允許百分表跳動量AE存在相應的偏差，百分表跳動量的極限偏差值可依據圓錐半角的極限偏差值進行計算。由于圓錐半角為α/2=1°25′56″±6′，也可表示為α/2=1.432°±0.1°，故圓錐半角最大值為（α/2）max=1.432°+0.1°=1.532°， 最小值為（α/2）min=1.432°-0.1°=1.332°， 據此可計算百分表跳動量AE的最大值和最小值，其最大值和最小值分別為：

AE max =AB·tan（α/2）max=20×tan1.532°=0.535mm

AE min= AB·tan（α/2）min =20×tan1.332°=0.465mm

百分表跳動量AE的最大極限偏差和最小極限偏差分別為：

es= AE max – AE=0.535-0.5=0.035mm

ei= AE min – AE=0.465-0.5=-0.035mm

即百分表跳動量AE=0.5±0.035mm。

3 錐度換算

有些圓錐零件圖只標注圓錐角α或圓錐半角α/2、沒有直接標注圓錐錐度C，且精度要求比較高時，可根據圓錐半角角度值，換算出圓錐錐度C，并以錐比的形式來表示，為全球便于調試，圓錐錐比的前項可化為1，后項可為整數、也可為小數。已知圓錐半角α/2，則圓錐錐度C=tan（α/2）=1：（1/tan（α/2））= 1：cot（α/2）。例如，設圓錐半角α/2=3°，則圓錐錐度C= 1：cot（α/2） =1：cot3°=1：19.081。根據圓錐半角α/2的大小換算出圓錐錐度C之后，即可按照前述方法，借助百分表快速、精確地調整車床小拖板轉動角度。

需要注意的是，在實際應用中，如果圓錐半角角度值很小、角度公差又較大時，可采用近似算法，即將小拖板移動量OB取近似值，近似等于錐比后項OA，能在保證精度的前提下，簡化計算，提高效率。如果角度公差較小、精度要求較高時，可考慮增加一個量程較大的百分表，用于精密檢測小拖板移動量，以提高小拖板轉動角度調試精度。

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